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中國農業(yè)科技導報 2023 25 4 132 146 Journal of Agricultural Science and Technology 營養(yǎng)液紫外LED殺菌模組仿真與響應面法優(yōu)化 柯昊純 李琨 程瑞鋒 中國農業(yè)科學院農業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所 農業(yè)農村部設施農業(yè)節(jié)能與廢棄物處理重點試驗室 北京 100081 摘 要 為了研究營養(yǎng)液紫外LED殺菌 ultraviolet LED nutrient solution sterilization UV NSS 模組內紫外輻照 分布并優(yōu)化其關鍵結構參數 采用Tracepro光學仿真軟件對UV NSS模組進行建模和光線追跡 并以模組管道 內徑 管壁厚度 管燈距離及燈條內表面雙向反射分布函數 bidirectional reflectance distribution function BRDF 為參數因子 以有效紫外輻照比例 effective UV radiation ratio EURR 和輻照離散度 irradiance dispersion ID 為響應值進行響應面法參數優(yōu)化 結果表明 當UV NSS模組管道內徑28 mm 管壁厚度2 mm 管燈距離4 mm BRDF為0時 其模型EURR為12 14 ID為0 320 6 模型中心位置紫外輻照度模擬值與實測 值僅相差3 68 可準確反映模組內輻照分布情況 基于上述模型開展中心復合有界設計 以響應面法擬合 EURR和ID的二次回歸方程 其決定系數分別為0 962 0和0 967 8 擬合顯著 P 0 05 以EURR最大化 ID 最小化為目標 結合響應面法與實際情況確定參數因子的最優(yōu)組合為管道內徑50 mm 管壁厚度3 mm 管燈距 離0 6 mm BRDF為0 55 代入模型后EURR為32 11 較優(yōu)化前提升了164 50 ID為0 317 8 較優(yōu)化前降低 了0 87 采用該參數制造UV NSS模組 其紫外輻照度實測值與模擬值僅相差1 73 關鍵詞 紫外殺菌 Tracepro 模型 中心復合有界設計 參數優(yōu)化 doi 10 13304 j nykjdb 2022 1068 中圖分類號 S221 文獻標志碼 A 文章編號 1008 0864 2023 04 0132 15 Simulation and Optimization on Ultraviolet LED Nutrient Solution Sterilization Module Based on Response Surface Method KE Haochun LI Kun CHENG Ruifeng Key Laboratory of Energy Conservation and Waste Management of Agricultural Structures of Ministry of Agriculture and Rural Affairs Institute of Environment and Sustainable Development in Agriculture Chinese Academy of Agricultural Sciences Beijing 100081 China Abstract In order to reveal the influence of structural parameters on distribution of ultraviolet radiation in the ultraviolet LED nutrient solution sterilization UV NSS module and optimize key structural parameters the engineering software Tracepro was used to model and ray trace the UV NSS module The inner diameter of tube the thickness of tube wall the tube lamp distance and the bidirectional reflectance distribution function BRDF of the inner surface of light bar were the parameter factors the effective UV radiation ratio EURR and the irradiance dispersion ID were the response The results showed that when the UV NSS module model had the tube inner diameter of 28 mm the tube wall thickness of 2 mm the tube lamp distance of 4 mm and the BRDF of 0 its EURR was 12 14 ID was 0 320 6 and the difference between the simulated value and the measured value of ultraviolet irradiance was only 3 68 which meaned that the model could accurately show the irradiance distribution in the module Based on the model the central composite bounded design was carried out and the response surface method was used to analyze the quadratic regression equations of EURR and ID Their determination coefficients were 0 962 0 收稿日期 2022 12 07 接受日期 2023 02 13 基金項目 國家重點研發(fā)計劃項目 2020YFB0407902 陜西省重點研發(fā)計劃項目 2022ZDLNY03 01 江蘇省科技項目 BE2020401 聯系方式 柯昊純 E mail kehaochun 通信作者 李琨 E mail likun 程瑞鋒 E mail chengruifeng 4 期 柯昊純等 營養(yǎng)液紫外LED殺菌模組仿真與響應面法優(yōu)化 and 0 967 8 respectively which meaned the fitting was significant P 0 05 With the goal of maximizing EURR and minimizing ID the optimal combination of parameter factors was determined with response surface method under the consideration of actual situation the inner diameter of tube was 50 mm the thickness of tube wall was 3 mm the tube lamp distance was 0 6 mm BRDF was 0 55 After being substituted into model its EURR and ID were 32 11 and 0 317 8 which increased and decreased by 164 50 and 0 87 compared with before optimization respectively Using these parameters to manufacture the UV NSS module the difference between the measured value and the simulated value of the ultraviolet irradiance was only 1 73 Key words UV sterilization Tracepro model central composite inscribed design parameter optimization 植物工廠是在潔凈環(huán)境中使用人工光源和無 土栽培技術進行高效種植的農業(yè)設施 1 近年來 廣泛應用于高可溶性糖 高維生素C 低硝酸鹽的 高品質蔬菜生產 2 6 產品潔凈安全是植物工廠相 對其他種植模式的重要優(yōu)勢 空氣 水 種子 物 料及人員在進入植物工廠前均需經過凈化環(huán)節(jié) 為植物工廠的潔凈生產提供保障 7 盡管如此 植物工廠中還是不可避免地存在 微生物 8 植物工廠的營養(yǎng)液在供給植物營養(yǎng)的 同時 也為微生物提供了良好的生存環(huán)境 9 成為 植物工廠中最易受微生物污染的部分 8 李倩 10 研 究發(fā)現 每毫升營養(yǎng)液中的微生物數量可達10 3 59 10 5 02 個 涉及30個門 411個屬 包含地中海假單胞 菌 Pseudomonds mediterranea 鏈格孢菌 Alternaria alternata 尖孢鐮刀菌 Fusarium oxysporum 黃曲 霉菌 Aspergillus flavus 和黑曲霉菌 Aspergillus niger 等多種病原菌 研究表明 植物工廠營養(yǎng)液 中的黃單胞菌屬 Xanthomonas 可以導致油菜 甘藍等多種十字花科作物黑腐病 使辣椒等茄 科作物葉片生長不良 影響其光合作用 降低產 量 11 密歇根棒狀桿菌密歇根亞種 Clavibacter michiganensis spp Michiganensis 會導致番茄細菌 性潰瘍病 對番茄的生長發(fā)育危害極大 12 波紋假 單胞菌 Pseudomonas corrugata 和邊緣假單胞菌 Pseudomonas marginalis 會引起番茄植株倒伏乃 至葉片維管束褐變 髓部塌陷及枯萎 13 青枯菌 Ralstonia solanacearum 能感染番茄 辣椒等多種 作物 造成青枯病 14 嚴重威脅作物的生長發(fā)育和 產品的潔凈安全 因此 為了保障產品質量 有必 要對植物工廠營養(yǎng)液進行殺菌消毒 開展消毒 工藝優(yōu)化研究 紫外殺菌因其廣譜 高效 非接觸及副產物少 等優(yōu)點 被廣泛用于營養(yǎng)液殺菌 可以有效殺死各 種營養(yǎng)液中的細菌 Acher等 15 使用254 nm紫外 線進行營養(yǎng)液殺菌 使高粱的鮮重達到對照組的 227 Zhang等 16 使用不同劑量的紫外線進行營養(yǎng) 液殺菌后 瓜果腐霉 Pythium Aphanidermatum 和 總菌群數量顯著減少 因此 大量采用汞燈為紫 外線發(fā)射源的營養(yǎng)液殺菌裝置被開發(fā)并投入使 用 17 19 然而 汞燈中含有重金屬汞 根據我國簽 署的 水俁公約 汞燈的生產和貿易面臨全面禁 止 因此 采用紫外LED Ultraviolet LED UV LED 替代汞燈進行營養(yǎng)液殺菌已成為重要研究方 向 Wang等 20 使用30 W功率的UV LED裝置對 營養(yǎng)液殺菌70 s 取得94 的殺菌率 Tsunedomi 等 21 使用385 nm的UV LED對植物工廠營養(yǎng)液進 行殺菌 殺菌率達到99 以上 盡管上述UV LED殺菌裝置均有一定效果 但由于UV LED發(fā)光效率較低 22 23 不足20 24 亟需對UV LED殺菌裝置的工藝和參數進行優(yōu)化 以提高殺菌效率 Kim等 25 考察UV LED營養(yǎng)液 殺菌裝置在不同流速和功率下對營養(yǎng)液的殺菌效 果 發(fā)現減小流速或增加功率均能提升裝置殺菌 能力 Hessling等 26 采用單顆UV LED設計殺菌 裝置并測試 發(fā)現最高20 L h 1 的流速可以使滅 菌率達到99 9 此外 由于紫外光穿透力低 傳 播距離近 裝置的形狀 尺寸 照射距離及液體厚 度等也會對消毒效果產生明顯影響 27 Oguma 等 28 設計了圓柱形UV LED殺菌裝置 改變UV LED間距并測試殺菌效果 發(fā)現不同間距下的殺 菌效果差異較大 吳燕濤 29 采用有限元分析和流 體模擬技術 computational fluid dynamics CFD 探 究果汁的紫外殺菌參數 發(fā)現照射距離2 cm 液 層厚度8 mm 果汁流速8 m s 1 時紫外殺菌效果 較好 已有研究多集中在對流速 輻照時間及輻照 度等殺菌工藝參數的優(yōu)化上 缺乏對殺菌裝置結 構設計與關鍵參數互作的研究 本研究開發(fā)了 1種UV LED營養(yǎng)液殺菌模組 對其多項結構參數 及其互作效應對紫外輻照分布的影響進行研究 133 中國農業(yè)科技導報 25 卷 通過響應面法優(yōu)化確定最優(yōu)參數組合并驗證 為 UV LED營養(yǎng)液殺菌裝置的節(jié)能增效提供科學依 據 為植物工廠中蔬菜的潔凈生產提供技術保障 1 材料與方法 1 1 UV LED營養(yǎng)液殺菌模組 本研究開發(fā)了1種UV LED營養(yǎng)液殺菌 Ultraviolet LED nutrient solution sterilization UV NSS 模組 圖1 其主要組成部分包括UV LED 燈條 石英管 固定裝置和電源等 其中 燈條 上的UV LED由山西中科潞安紫外光電科技有 限公司提供 型號Z 35DFBNC 0015A1 設計功 率0 2 W 輻照功率4 mW UV LED燈條由60顆 上述燈珠以9 mm間隔焊接在鋁基板 600 mm 16 6 mm 1 mm 上組成 石英管內徑28 mm 壁 厚2 mm 長度600 mm 固定裝置為3D打印定制 零件 可將8根UV LED燈條固定在石英管外 距管壁4 mm 1 2 UV NSS模組光學參數測定 為確定UV NSS模組模型關鍵光學參數 對 模組UV LED燈珠光譜及石英管透過率進行 測定 1 2 1 UV LED燈珠光譜測定 采用紫外光譜儀 Avaspec uls2048xl rs evo ua 25 荷蘭Avantes公 司 對1 1中所用UV LED燈珠光譜進行測量 其 發(fā)射波峰為274 nm 半波寬13 nm 圖2 A UV NSS模組正面 B UV NSS模組斜側面 1 UV LED燈條 2 UV LED燈珠 3 石英管 4 固定裝置 A Front of UV NSS module B Oblique side of UV NSS module 1 UV LED bar 2 UV LED beads 3 Quartz tube 4 Fixtures 圖1 UV NSS模組 Fig 1 Pictures of UV NSS module 圖 2 UV LED光譜圖 Fig 2 Spectrum of UV LED 134 4 期 柯昊純等 營養(yǎng)液紫外LED殺菌模組仿真與響應面法優(yōu)化 1 2 2 石英管紫外透過率測定 采用1 1中所述 UV LED燈珠構建測量燈板 直徑130 mm 燈珠 24顆 最大功率4 8 W 圖3A 將紫外光譜儀探 頭垂直固定在距測量燈板中心下方50 mm的平面 上 探頭上方5 mm處放置與試驗用石英管規(guī)格相 同的半圓形石英片 圖3B 調整測量燈板功率 分別測量石英片遮蓋前 后的輻照度 石英管紫 外透過率計算公式如式 1 T E e1 E e2 1 式中 E e1 為遮蓋石英片后的輻照度 E e2 為遮 蓋石英片前的輻照度 T為透過率 遮蓋前后紫 外輻照度及透過率如表1所示 經計算石英管的 平均紫外透過率為0 930 1 3 UV NSS模組模型構建及驗證 采用TracePro光學仿真軟件對UV LED燈珠 發(fā)光 模組內光路 紫外輻照度分布及其均勻性進 行仿真模擬 該軟件可實現模型構建 光學仿真 及仿真結果分析 廣泛應用于燈具設計和照明系 統(tǒng)設計 1 3 1 UV LED燈珠模型 根據研究所用UV LED芯片規(guī)格 將其模型設為0 5 mm 0 5 mm 0 1 mm的立方體 設置其中1個0 5 mm 0 5 mm 的面為發(fā)光面 根據所用UV LED規(guī)格書 將其 發(fā)光模式設為Lambertian發(fā)光場型 輻照功率 4 mW 根據1 2 1中測量結果 將其發(fā)射波峰 A UV LED測量燈板 B 石英管紫外透過率測量裝置 1 UV LED測量燈板 2 與試驗用石英管規(guī)格相同的半圓形石英片 3 紫外光 譜儀的測量探頭 A UV LED measurement board B UV transmittance measurement device for quartz tube 1 UV LED measurement board 2 Semicircular quartz plate with the same specifications as quartz tube 3 Measurement probe of ultraviolet spectrometer 圖3 石英管透過率測定 Fig 3 Measurement of transmittance for quartz tube 表1 石英片遮蓋前后紫外輻照度及透過率 Table 1 UV irradiance before and after covering the quartz plate and its transmittance 指標Index 輻照度Irradiance W cm 2 遮蓋前Before covering 123 5 133 9 144 8 157 1 194 9 遮蓋后After covering 115 7 125 4 136 9 146 2 175 5 透過率Transmittance 0 937 0 937 0 945 0 931 0 900 135 中國農業(yè)科技導報 25 卷 設為274 nm 其光線追跡如圖4所示 1 3 2 UV LED燈條模型 根據1 1中UV LED 燈條結構 設定鋁基板模型為80 mm 16 6 mm 1 mm的立方體 將UV LED燈珠模型間隔9 mm 固定在其中線上組成UV LED燈條模型 6顆以 上的燈珠對燈條中心橫截面的輻照度影響很小 故為簡化模型 提高仿真效率 采用6顆燈珠構 建UV LED燈條模型 其光線追跡如圖5所示 1 3 3 石英管及液體模型 根據UV NSS模組結 構 設定石英管模型為內徑28 mm 壁厚2 mm 長 度80 mm的管道 設定液體模型為直徑28 mm 等 于石英管內徑 長度80 mm的圓柱體 1 3 4 UV NSS模組模型 將UV LED燈條模型 石英管模型和液體模型按圖6所示結構組合為 UV NSS模組模型 其中 8個UV LED燈條模型 環(huán)繞石英管模型組成正八邊形 液體模型嵌入石 英管模型中 兩端平齊 1 3 5 模型光學參數設定 為準確模擬UV NSS 模組的真實情況 基于其實際光學性能對模型進 行參數設定 試驗所用UV LED燈條內表面涂有白色油墨 型號LE 600 大倉藤田公司 反射和散射性能較 差 故將UV LED燈條模型內表面設為Perfect Absorber 完美吸收面 吸收率為1 雙向反射分布 函數 bidirectional reflectance distribution function BRDF 為0 根據1 2 1中的測定結果 設定石英管 模型對274 nm紫外線透過率為0 930 由于營養(yǎng) 液中離子水平較低 營養(yǎng)液和水的光學特性差異較 小 設定液體模型的材質為水 1 3 6 參考面設定 為探明液體截面上的紫外輻 照分布 取模型的中心橫截面為參考面 圖7 該 面前 后各有24個UV LED燈珠模型均勻對稱分 布 可作為UV NSS模組橫截面的典型代表 圖4 UV LED燈珠模型光線追跡 Fig 4 Lighting of UV LED bead model 圖5 UV LED燈條模型光線追跡 Fig 5 Lighting of UV LED bar model 注 1 UV LED燈珠模型 2 UV LED燈條模型 3 石英管模 4 液體模型 Note 1 UV LED bead model 2 UV LED bar model 3 Quartz tube model 4 Liquid model 圖6 UV NSS模組模型 Fig 6 UV NSS module model 圖7 參考面在模型中的位置 Fig 7 Position of the reference surface in the model 136 4 期 柯昊純等 營養(yǎng)液紫外LED殺菌模組仿真與響應面法優(yōu)化 1 3 7 模型驗證 為驗證模型準確性 將UV NSS 模組中對應參考面中心位置的輻照度實測值和模 型對應位置的模擬值進行對比 研究采用紫外光譜儀 Avaspec uls2048xl rs evo ua 25 荷蘭Avantes公司 測定UV NSS模組 輻照度 測定時 將光譜儀探頭固定在泡沫塑料 制成的固定件中 使探頭受光面與固定件表面平 齊后插入石英管 移動固定件使探頭受光面位于 1 3 6中的參考面中心位置 圖8 其輻照度為 23 67 W m 2 為得到上述條件下的輻照度模擬值 僅打開 模型參考面一側的24個UV LED燈珠模型進行光 線追跡 得到此時的參考面輻照分布 圖9 以 微元法將其分為128 128個微面 選取中心位置 的微面256個 使其覆蓋面積與探頭受光面相 同 12 56 mm 2 所選微面的輻照度平均值為 24 54 W m 2 即參考面中心位置的輻照度模擬 值 由此可知 輻照度實測值與模擬值僅相差 3 68 模型可以反映模組內光線的分布情況 可 用于后續(xù)仿真模擬及優(yōu)化研究 1 4 響應面優(yōu)化試驗設計 以模組石英管內徑 管道內徑 A 石英管 管壁厚度 管壁厚度 B 石英管到UV LED距離 管燈距離 C 和燈條模型內表面雙向反射分布 函數 bidirectional reflectance distribution function BRDF D 為參數因子 石英管內有效紫外輻照比 例 effective UV radiation ratio EURR 和輻照離 散度 irradiance dispersion ID 為響應值 其中 EURR為參考面上液體截面的輻照功率占總發(fā) 射輻照功率的比例 計算公式如下 EURR 1 0 100 2 式中 0 為總發(fā)射輻照功率 W 1 為液體 截面的輻照功率 W 由1 3 1可知 48顆燈珠模型的總發(fā)射輻照 功率 0 0 192 W 以微元法將參考面分為128 128個微面 選取其中屬于液體截面的微面 12 692個 對各微面的輻照度E 1 積分 可得液體截 面的輻照功率 1 計算公式如式 3 所示 1 A E 1 dA 3 式中 E 1 為各微面輻照度 W m 2 A為微面 m 2 1 為液體截面的輻照功率 W ID為參考面上紫外輻照的離散度 等于液體 截面各微面輻照度的平均值和標準差之比 計算 公式如下 ID S d E 4 式中 E為微面的平均輻照度 W m 2 S d 為 注 1 光譜儀探頭受光面 2 探頭固定件 3 UV LED燈條 4 石英管 Note 1 Light receiving surface of spectrometer probe 2 Probe fixture 3 UV LED bar 4 Quartz tube 圖8 UV NSS模組輻照度實測 Fig 8 Measurement of UV NSS module irradiance 圖9 單側發(fā)光下參考面紫外輻照分布及光譜儀探頭受 光面對應位置 Fig 9 Ultraviolet irradiance distribution of the reference surface and the corresponding position of the light receiving surface of the spectrometer probe under unilateral lighting 137 中國農業(yè)科技導報 25 卷 微面輻照度的標準差 W m 2 采用中心復合有界設計 central composite inscribed design CCI 進行仿真試驗 因子編碼及 水平如表2所示 2 結果與分析 2 1 優(yōu)化前模型仿真結果 對1 3中UV NSS模型進行光線追跡 得到其 參考面上液體截面的紫外輻照分布 圖10 結合 圖10及公式 2 4 可得EURR為12 14 ID為 0 320 6 2 2 仿真試驗結果與分析 根據CCI試驗設計進行仿真試驗 設計方案 和試驗結果如表3所示 使用Design Expert 12對 所得數據進行響應面法分析 得到EURR和ID的 二次回歸方程如下 EURR 1 43A 0 03B 0 34C 8 1D 0 012A 2 0 10B 2 0 19C 2 33 99D 2 0 007 8AB 0 002 8AC 0 191AD 0 025BC 2 35BD 2 30CD 14 8 5 ID 0 007 1A 0 076 7B 0 062 1C 0 101 5D 0 000 083A 2 0 001 8B 2 0 007 5C 2 0 000 0D 2 0 000 48AB 0 000 364AC 0 000 64AD 0 006 89BC 0 006 7BD 0 015 30CD 0 370 9 6 分別對回歸方程 5 和 6 進行方差分析 顯著性檢驗和失擬檢驗 定量分析其中各項對 EURR和ID影響的顯著性 結果 表4和表5 表 明 EURR和ID的二次回歸方程 P 值均小于 表2 參數因子水平及其編碼表 Table 2 Parameter factor level and code 因子Factor 管道內徑Inner diameter of tube mm 管壁厚度Thickness of tube wall mm 管燈距離Tube lamp distance mm 雙向反射分布函數BRDF 編碼 Coding A B C D 水平Level 2 24 00 0 00 0 00 0 00 1 30 50 0 75 1 25 0 25 0 37 00 1 50 2 50 0 50 1 43 50 2 25 3 75 0 75 2 50 00 3 00 5 00 1 00 圖10 UV NSS模組模型參考面紫外輻照分布 Fig 10 Ultraviolet radiation distribution on the UV NSS module model reference surface 表3 仿真試驗設計方案及結果 Table 3 Design scheme and results of simulation experiments 試驗序號Number of experiment 1 2 3 4 5 6 7 試驗設計組合Experiment design combination A 1 1 1 1 1 1 1 B 1 1 1 1 1 1 1 C 1 1 1 1 1 1 1 D 1 1 1 1 1 1 1 試驗結果Experiment result EURR 18 94 24 66 18 60 24 09 15 96 21 30 15 30 ID 0 381 2 0 387 9 0 303 3 0 325 7 0 312 4 0 314 8 0 272 6 138 4 期 柯昊純等 營養(yǎng)液紫外LED殺菌模組仿真與響應面法優(yōu)化 0 000 1 具有統(tǒng)計學意義 在EURR的二次回歸 方程中 A C D D 2 的影響均達到極顯著水平 P 0 01 B達到顯著水平 P 0 05 在ID的二 次回歸方程中 A B C D BC C 2 的影響均達到 極顯著水平 P 0 01 CD 達到顯著水平 P 0 05 舍棄不顯著項后重新擬合 回歸方程如下 EURR 0 398A 1 183B 1 879C 11 640D 37 390D 2 11 910 7 ID 0 001 07A 0 050 37B 0 077 78C 0 067 70D 0 008 00C 2 0 006 89BC 0 015 30CD 0 470 80 8 重新擬合后 回歸方程的擬合統(tǒng)計指標如 表6所示 方程 7 和 8 的決定系數 調整后決 定系數和預測擬合度均大于0 8 且調整后決定系 數和預測擬合度的差值小于0 2 表明重新擬合的 二次回歸方程較為準確 同時 其精度值均大于 4 變異系數均小于10 表明其能夠用于后續(xù)優(yōu) 化 且具有良好的可重復性 2 3 單因素效應分析 為確定各因子對EURR和ID的單因素效應 將方程 7 和 8 以編碼后的因子水平表達并簡 化 各因子 依次除其中一個因子外 固定在零水 平 得到單因素效應方程如下 EURR 23 683 2 568A 9 EURR 23 683 2 568A 10 EURR 23 683 0 887B 11 EURR 23 683 2 349C 12 EURR 23 683 6 437D 2 337D 2 13 ID 0 301 62 0 006 98A 14 ID 0 301 62 0 024 86B 15 ID 0 301 62 0 024 78C 0 012 49C 2 16 ID 0 301 62 0 007 35D 17 由上述方程可得EURR和ID的單因素效應曲 線 圖11 由圖11可知 D影響較大 其他因子影 響較小 即BRDF對EURR影響最大 當BRDF從 表3 仿真試驗設計方案及結果 Table 3 Design scheme and results of simulation experimentsxu 續(xù)表Continued 試驗序號Number of experiment 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 試驗設計組合Experiment design combination A 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 0 0 0 0 0 0 0 B 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 2 2 0 0 0 0 0 C 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 2 2 0 0 0 D 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 2 2 0 試驗結果Experiment result EURR 20 58 33 20 37 88 31 36 35 00 27 40 31 31 24 73 29 36 17 43 29 12 28 01 23 18 28 85 19 56 17 94 49 78 24 61 ID 0 280 1 0 342 9 0 358 5 0 279 5 0 305 8 0 303 8 0 307 9 0 261 8 0 271 5 0 274 2 0 310 6 0 357 4 0 263 6 0 412 3 0 294 9 0 314 0 0 298 9 0 304 7 139 中國農業(yè)科技導報 25 卷 表4 以有效紫外輻照比例為考察指標的回歸系數檢驗表 Table 4 Analysis of regression coefficient test of the effective ultraviolet radiation ratio 來源Source 模型 Model A B C D AB AC AD BC BD CD A 2 B 2 C 2 D 2 殘差Residual 總和Cor total 和方差Sum of squares 1 461 900 0 160 530 0 18 890 0 132 400 0 994 470 0 0 023 3 0 008 6 1 540 0 0 008 6 3 110 0 8 250 0 3 080 0 0 038 0 0 946 4 50 970 0 37 680 0 1 499 580 0 自由度Degree of freedom 14 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 10 24 均方Mean square 104 420 0 160 530 0 18 890 0 132 400 0 994 470 0 0 023 3 0 008 6 1 540 0 0 008 6 3 110 0 8 250 0 3 080 0 0 038 0 0 946 4 50 970 0 3 770 0 F值F value 27 710 0 42 600 0 5 010 0 35 130 0 263 900 0 0 006 2 0 002 3 0 409 7 0 002 3 0 824 3 2 190 0 0 816 6 0 010 1 0 251 2 13 520 0 P值P value 0 000 1 0 000 1 0 049 1 0 000 1 0 000 1 0 938 9 0 962 9 0 536 5 0 962 9 0 385 3 0 169 7 0 387 4 0 922 0 0 627 1 0 004 3 表5 以輻照離散度為考察指標的回歸系數檢驗表 Table 5 Analysis of regression coefficient test of the irradiance dispersion 來源Source 模型 Model A B C D AB AC AD BC BD CD A 2 B 2 C 2 D 2 殘差Residual 總和Cor total 和方差Sum of squares 0 037 6 0 001 2 0 014 8 0 014 7 0 001 3 8 6E 05 0 000 1 1 74E 05 0 000 7 2 53E 05 0 000 4 0 000 1 1 16E 05 0 001 6 1 23E 11 0 000 6 0 038 2 自由度Degree of freedom 14 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 10 24 均方Mean square 0 002 7 0 001 2 0 014 8 0 014 7 0 001 3 8 6E 05 0 000 1 1 74E 05 0 000 7 2 53E 05 0 000 4 0 000 1 1 16E 05 0 001 6 1 23E 11 5 91E 05 F值F value 45 42 19 77 250 84 249 16 21 95 1 45 2 36 0 29 11 28 0 43 6 18 2 36 0 20 26 53 2 07E 07 P值P value 0 000 1 0 001 2 0 000 1 0 000 1 0 000 9 0 255 6 0 155 2 0 599 1 0 007 3 0 528 2 0 032 2 0 155 7 0 667 9 0 000 4 0 999 6 140 4 期 柯昊純等 營養(yǎng)液紫外LED殺菌模組仿真與響應面法優(yōu)化 2水平增至 1水平時 EURR略微降低 從 1水平 增至2水平時 EURR顯著升高 A 管道內徑 B 管壁厚度 和C 管燈距離 對EURR的影響相對較 小 且均為線性關系 其中管道內徑與EURR正相 關 管壁厚度和管燈距離與EURR負相關 由圖11可知 C 管燈距離 對ID影響最大 其次為B 管壁厚度 其他因子的影響較小 當 管燈距離從 2水平增至1水平時 ID顯著下降 從1水平增至2水平時 ID略有上升 管道內徑 管壁厚度和BRDF對ID的影響